6D動(dòng)感平臺(tái)

在航空航天、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域有很多承受復(fù)雜交變載荷的重要結(jié)構(gòu)件，為保證設(shè)備的長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，需要在結(jié)構(gòu)件裝配工作之前進(jìn)行多自由度加載疲勞測(cè)試。六自由度加載平臺(tái)的任務(wù)便是來模擬試件運(yùn)行過程中的受力環(huán)境，對(duì)保證試件運(yùn)行的安全、穩(wěn)定性有非常重要的作用。本設(shè)計(jì)對(duì)基于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的加載平臺(tái)進(jìn)行了研究。

本文首先介紹了六自由度加載平臺(tái)基本原理與結(jié)構(gòu)組成，對(duì)六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和位姿正解/逆解的推導(dǎo)。然后使用 Matlab 和 Autodesk Inventor 建立了六自由度加載平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了單自由度、多自由度運(yùn)動(dòng)情況下位姿逆解、位置式 PID 控制、位姿迭代求正解和工作空間求解等。

之后，根據(jù)設(shè)計(jì)需求對(duì)機(jī)電系統(tǒng)（電機(jī)、伸縮桿、力傳感器等部件）、控制系統(tǒng)（上位機(jī)控制系統(tǒng)、下位機(jī)控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)）進(jìn)行了機(jī)電元器件選型，完成了基于STM32的六自由度加載平臺(tái)控制系統(tǒng)的硬件、軟件和界面（GUI）設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)與Matlab平臺(tái)控制與通信、力傳感器信號(hào)調(diào)理與采集、伺服電機(jī)數(shù)據(jù)采集與閉環(huán)控制、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與預(yù)警等功能。

本設(shè)計(jì)綜合了機(jī)械建模、數(shù)學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)、Simulink 、電路設(shè)計(jì)、嵌入式軟件設(shè)計(jì)對(duì)六自由度加載平臺(tái)進(jìn)行了研究，完成了六自由度加載平臺(tái)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試準(zhǔn)備，為今后的六自由度加載平臺(tái)實(shí)物調(diào)試奠定了一定基礎(chǔ)。

六自由度平臺(tái)特點(diǎn)

我公司具有多年從事重載電動(dòng)缸及伺服系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在產(chǎn)品整個(gè)制造過程中，作到精心設(shè)計(jì)、精心生產(chǎn)、精心調(diào)試，這就保證我公司的產(chǎn)品具有好的質(zhì)量，另外，多年累積的電動(dòng)缸成熟經(jīng)驗(yàn)支撐我公司大負(fù)載電驅(qū)動(dòng)六自由度平臺(tái)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)能力。

與市面上液壓六自由度平臺(tái)相比，我公司全電化六自由度平臺(tái)的主要優(yōu)點(diǎn)在于安全、可靠、環(huán)保且便于維護(hù)，有效的解決了液壓的“跑”“冒”“滴”“漏”導(dǎo)致六自由度平臺(tái)臟不易清潔維護(hù)的問題和北方地區(qū)低溫環(huán)境下，液壓油凍油的問題。

公司在多年模擬器及六自由度平臺(tái)技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)優(yōu)化，在大負(fù)載六自由度平臺(tái)的研究與制造取得重大專業(yè)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的快速處理和計(jì)算，運(yùn)動(dòng)時(shí)可以實(shí)時(shí)反映負(fù)載的姿態(tài)變化。高速率六軸伺服控制系統(tǒng)，動(dòng)作運(yùn)行系統(tǒng)，較以前的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有了很大的改善，使整機(jī)功能更加完善，操作界面更加簡單明了；采用標(biāo)準(zhǔn)的接口和電纜，使現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試更加簡單。

大負(fù)載：市場(chǎng)普遍負(fù)載為5噸，我廠至高可達(dá)100噸；

可靠性：正常使用，可安全無故障使用10年或10萬次；

安全性：機(jī)械自鎖，安全可靠；

保障性：精密免維護(hù)，有專業(yè)售后團(tuán)隊(duì)；

環(huán)境適應(yīng)性：可適應(yīng)各種惡劣環(huán)境；

性價(jià)比：質(zhì)量、民品價(jià)格。

6D動(dòng)感平臺(tái)的應(yīng)用功能

1、模擬飛機(jī)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，包括俯仰、（右傾）滾轉(zhuǎn)、垂直升降運(yùn)動(dòng)；

2、模擬飛機(jī)各種飛行條件的變化引起的運(yùn)動(dòng)，如大氣擾動(dòng)和發(fā)射等；

3、模擬著陸接地姿態(tài)和碰撞以及使用剎車時(shí)出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)；

4、模擬在接近真實(shí)飛機(jī)頻率處的振動(dòng)和抖振以及大氣紊流在對(duì)應(yīng)自由度上引起的抖振。

6D動(dòng)感平臺(tái)的基本功能

六自由度搖擺平臺(tái)的基本功能有哪些？包括運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模擬、運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)定和運(yùn)動(dòng)信息顯示功能這三個(gè)功能，下面來看看具體的分析介紹。

1、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模擬

電動(dòng)六自由度搖擺平臺(tái)具有六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，可以完成其可達(dá)運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)的任意運(yùn)動(dòng)姿態(tài)模擬。六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)既可以單獨(dú)動(dòng)作，也可任意多個(gè)自由度組合運(yùn)動(dòng)。

2、運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)定

搖擺平臺(tái)運(yùn)動(dòng)前，可先根據(jù)要求設(shè)定搖擺平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，設(shè)置參數(shù)包括：運(yùn)動(dòng)自由度選擇、所選自由度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、所選自由度的運(yùn)動(dòng)幅值、所選自由度的運(yùn)動(dòng)頻率、搖擺平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心。

3、運(yùn)動(dòng)信息顯示功能

搖擺平臺(tái)上位機(jī)軟件還可實(shí)時(shí)顯示搖擺平臺(tái)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，搖擺平臺(tái)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的三維動(dòng)畫顯示；搖擺平臺(tái)六根電動(dòng)缸的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度、位移曲線顯示；搖擺平臺(tái)六根電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)位置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。